原子是宏观世界与微观世界的临界交点,我们可以认为大于原子尺寸的物理量遵守宏观物理规则,小于原子尺寸的物理量遵守量子物理规则。曾在很长一段时间内,我们以为原子只是单纯的由电子和原子核组成的简单结构,并且其演化规律与宏观宇宙没有区别。比如最早的原子模型是由原子核与拥有规律轨道的电子组成,并且认为电子的运行方式与恒星系中的行星一样。直到量子力学兴起,人类通过更加先进的方式获取原子内的信息时后才发现,一颗小小的原子却拥有极其复杂的结构,并且其物理规则完全脱离了牛顿力学的范畴,这让很多科学家不得不怀疑造物主可能真的存在。

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电子在原子内没有固定轨道,却拥有不同的能级,高能级电子通过释放光子从而向低能级跃迁,同理低能级电子通过吸收光子向高能级跃迁。要注意的是,电子并非围绕原子核公转,而是处于一种混沌的运动状态,我们称呼为概率云,其可以随机出现在原子内的任意区域,除了出现的区域符合一定的概率外,毫无规律可言。可能你会认为原子尺寸非常小,但如果你进入亚原子状态就会发现,原子内的空间异常巨大。电子比原子核小1000倍,如果将原子核看成一枚乒乓球,原子内的空间就相当于一个足球场那么大。但是哪怕只有一颗电子的氢原子,这颗电子也会以概率云的方式不断在原子内闪转腾挪,并填满整个原子,同时导致整个原子内被电磁场完全占据。更神奇的是,原子核内的世界更加热闹。原子核由质子和中子构成,质子中子则分别由不同组合的上夸克和下夸克组成,夸克之间由胶子形成的强力束缚。

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有意思的是,胶子不仅在夸克之间传递色荷,还会不断转换成正反夸克对,这些正反夸克对不断产生又随即湮灭,在原子核内形成翻腾的夸克海,使原子核热闹至极,这种特性产生了夸克禁闭的奇异现象。当我们想将单个的夸克剥离原子核,就需要输入可以克服强力的能量,可这部分能量足以在两个分开的夸克之间形成新的一对夸克。如此一来,新的夸克又和原来的组成了两对禁闭的夸克。夸克禁闭限制了夸克的单独存在,使质子和中子不会衰变成夸克而破坏元素的稳定性。每一颗原子内的世界随时都在发生难以置信的活动,能量与物质在其中自由转换。

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一颗原子就是一个庞大的世界,就像《三体》小说中三体人对微观世界的描述,一颗原子就是一个复杂的世界,将原子升维到更高维度,其结构很可能相当于一个完整的宇宙。宏观宇宙的无限大与微观世界的无限小共同组成宇宙的两极,或许宇宙起源的秘密就隐藏在每一颗原子中。当某天我们能够将原子核完全拆分,也许会读取出夸克海中所记录的宇宙最原始的信息。